基于石英晶體的遙測溫度計設計

溫度是一個基本的物理量，在許多情況下人們希望能夠快速、準確地對其進行測量，特別是一些人員不便進入的場合，如對高山、海洋等區域實現溫度的遙測有著重要的意義。何瑾、王玉娟等人對Y切型石英晶體的理論和實現已經做了初步的探索；孫鵬對石英晶體的測量精度和數據處理提出了改進的方法并做了試驗驗證。本文在上述研究的基礎上，利用Y切型溫度傳感器其輸出的頻率信號與溫度信號之間的比例關系，設計出了一種具有較高測量和重復性的無線溫度測量系統，系統具有溫度測量準確、響應速度快、體積小巧等優點。

1 溫度計測量原理
溫度計測溫電路由振蕩電路、差頻電路、頻率計和微處理器組成。石英晶體溫度傳感器選擇Epson公司生產的Y切型溫度傳感器HTS-206，其振蕩頻率在40 kHz附近。測溫晶體輸出與被測溫度相關的頻率信號，參考晶體采用的是OCXO(T2)晶體模塊，其輸出頻率可以看作與溫度無關，二者的頻率通過差頻電路整形后得到幾百Hz的方波，該方波作為門控信號，從而實現OCXO(T1)頻率的計數功能，這個計數結果送入單片機進行溫度的計算，最后由顯示電路驅動LCD顯示器。測量原理框圖如圖1所示。

2 石英晶體傳感器的原理
設計選擇石英晶體作為溫度傳感器，其頻率-溫度特性為

如果可以測得頻率f(T)，理論上就可以求解溫度T。但這種方法并不簡單，因此，首先用它的線性近似方程(4)來求解